芯片是半導(dǎo)體元器件的總稱,是集成電路(IC)的載體。集成電路是一個(gè)小元件,它的范圍要廣得多。即使把一些電阻、電容、二極管集成在一起,這個(gè)概念也更偏向底層。
用集成電路發(fā)明者杰克基爾比的話說(shuō),集成電路是半導(dǎo)體材料的主體,其中完全集成了電子電路的所有元件。從技術(shù)上講,集成電路是通過(guò)在半導(dǎo)體襯底(基礎(chǔ))層上擴(kuò)散微量元素圖案而構(gòu)建在其上的電子電路或器件。芯片是集成電路的常用術(shù)語(yǔ)。
今天,集成電路幾乎用于所有的電子設(shè)備。半導(dǎo)體技術(shù)和制造方法的發(fā)展導(dǎo)致了集成電路的發(fā)明。在IC發(fā)明之前,所有用于計(jì)算任務(wù)的器件都是用真空管來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯門和開關(guān)。真空管本質(zhì)上是一個(gè)比較大的高功耗器件。對(duì)于任何電路,必須手動(dòng)連接分立的電路元件。即使對(duì)于最小的計(jì)算任務(wù),這些因素的影響也會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)大且昂貴的電子設(shè)備。
基于半導(dǎo)體的晶體管和二極管具有更高的能效和微觀尺寸,取代了真空管及其應(yīng)用。因此,可以在小片半導(dǎo)體材料上集成大電路,從而可以制造更復(fù)雜的電子設(shè)備。雖然在第一個(gè)集成電路中只有幾個(gè)晶體管,但目前,在指甲蓋大小的區(qū)域中集成了數(shù)十億個(gè)晶體管。
根據(jù)任務(wù)集成電路,有三種類型:數(shù)字,模擬和混合信號(hào)。數(shù)字IC設(shè)計(jì)用于在離散電壓電平下工作,包含觸發(fā)器、多路復(fù)用器、解復(fù)用器、編碼器、解碼器和寄存器等數(shù)字元件。數(shù)字ic通常是微處理器、微控制器、定時(shí)器、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)和存儲(chǔ)器件(RAM、ROM和flash存儲(chǔ)器),而模擬IC是傳感器、運(yùn)算放大器和緊湊型電源管理電路。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器使用模擬和數(shù)字組件;因此,這些IC處理離散和連續(xù)電壓值。因?yàn)閮煞N信號(hào)類型都經(jīng)過(guò)處理,所以它們被稱為混合IC。